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传感器原理与应用 广东理工职业学院工程系 尧雪娟 课程简介 学分：3 学时：54h（36h+18h） 课程简介 课程地位 专业技术应用课。传感器技术是测量技术、计算机技术、信息处理技术等多学科交叉的高新技术密集型前沿技术，其发展是衡量国家智能化、数字化、网络化的重要标志。 课程目标 了解有关传感器的一些基本知识。 初步了解工程检测中的基本电路。 掌握常用的各种传感器的简单结构、工作原理、特性、应用及使用中的主要问题。 具有组成自动检测系统的初步能力。 课程简介 教材 洪志刚，《传感器原理与应用》，中南大学出版社。 杭州赛特科教设备有限公司，《SET系列传感器实验仪实验指南》。 课程考核 20%平时成绩+20%实训成绩+60%期末考试成绩 第1章 传感器概述 1.1 传感器的组成与分类 1.2 传感器的一般特性 1.3 传感器的标定 1.4 传感器的发展动向 1.1 传感器的组成与分类 1、传感器的定义 传感器是能感受规定的被测量并按一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。 输出信号通常是电量，如电压、电流、电容、电阻等。 传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节。 1.1 传感器的组成与分类 2、传感器的组成 通常传感器由敏感元件和转换元件组成。 其中, 敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分; 转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。 1.1 传感器的组成与分类 说明: 由于传感器的输出信号一般都很微弱, 因此需要有信号调节与转换电路对其进行放大、运算调制等。随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用, 传感器的信号调理与转换电路可能安装在传感器的壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。 此外, 信号调节转换电路以及传感器工作必须有辅助的电源, 此信号调节转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。 1.1 传感器的组成与分类 图1-1 传感器的组成框图 1.1 传感器的组成与分类 3、传感器的分类 按被测物理量分类 根据被测物理量的性质进行分类的，如被测物理量为温度、压力、流量、位移、速度等，则相应的传感器分别称为温度传感器、压力传感器、流量传感器、位移传感器、速度传感器等。 优点: 比较明确地表达了传感器的用途，便于使用者根据其用途选用。 1.1 传感器的组成与分类 按工作原理分类 传感器的工作原理主要是基于物理、 化学和生物等学科的原理、规律和效应。 据此可将传感器分为电阻式、电感式、电容式、热电式、压电式、光电式等类别。 优点: 对于传感器的工作原理比较清楚，类别少，有利于传感器专业工作者对传感器进行深入研究分析。教材中的传感器就是按工作原理分类进行编写的。 1.1 传感器的组成与分类 按能量的关系分类 根据能量观点分类，可将传感器分为有源传感器和无源传感器两大类。前者将非电能量转换为电能量，称之为能量转换型传感器，也称为换能器，通常配合有电压测量电路和放大器，如压电式、热电式、磁电式等。无源传感器又称为能量控制型传感器，它本身不是一个换能器，被测非电量仅对传感器中的能量起控制或调节作用，所以，它们必须具有辅助能源，这类传感器有电阻式、电容式和电感式等。 1.1 传感器的组成与分类 说明: 不同的分类角度对于能量传感器有两种理解. 一是: 本教材的理解; 二是: 从结构组成的角度看传感器本身是否为换能器，是则不加辅助电源，称为有源传感器，否则为无源传感器. 1.1 传感器的组成与分类 按输出信号的性质分类 根据传感器输出信号的性质，可将其分为模拟传感器和数字传感器两大类。 前者输出模拟信号，后者输出数字信号，当然输出的模拟信号或数字信号都与被测非电量成一定关系。数字传感器便于与计算机联用，且抗干扰性较强，例如盘式角度数字传感器、光栅传感器等。 1.2 传感器的一般特性 1、传感器的静态特性 定义：传感器在稳态信号作用下，其输出—输入关系为静态特性。 衡量传感器静态特性的主要性能指标是线性度、灵敏度、迟滞和重复性。 1.2 传感器的一般特性 线性度 传感器的线性度又称非线性误差，是指传感器输出与输入之间的线性程度。线性度可用下式表示: γL──线性度（非线性误差）； Δmax──最大非线性绝对误差； ym──输出满量程值 1.2 传感器的一般特性 灵敏度